Tuumafüüsika raamatu küsimuste vastused (1)

1.Milline on aatomi ja tema tuuma suurusjärk?
Tuuma mõõtmed on umbes sada tuhat korda väiksemad kui aatomil. Aatomi läbimõõt on suurusjärgus 10 (-10) m , tuumal aga 10 (-15) m .
2.Mis määrab aatomi massiarvu?
Aatomi massiarvu määrab prootonite ja neutronite koguarv ehk A=Z+N.
3.Kuidas paiknevad tuumaosakesed tuumas?
Tuum on ehituselt liitosake ning koosneb kahesugustest osakestest . Ei tuuma ega ta koostisosakesi ei saa kujutleda kui kõvu kehi, sest neil mõlemal on sisemine struktuur, puudub aga kindel välispind. Tuumaosakesed paiknevad tuumas kihiti. Tuuma osakesed prootonid ja neutrinid paiknevad tuumas tihedalt üksteise kõrval ja nende vahel on vastastikmõju.
4.Kirjelda tuumajõude. (IX kl.)
Tuumajõud on ülitugevad, ei levi kaugele ning tuumajõud mõjub kõikidele osakestele ühte moodi.. See jõud on väikestel kaugustel palju tugevam kui tõukuv elektrostaatiline jõud prootonite vahel, kuid kaugemal kahaneb see peaaegu olematuks.
5.Mis määrab aatomi laenguarvu? Millega see veel seotud on?
Laenguarv väljendab tuumalaengu suurust elementaarlaengutes ja võrdub prootonite arvuga tuumas tuumas või elektronide arvuga aatomi elektronkattes. See on ühtlasi ka elemendi järjekorranumber perioodilisuse süsteemis.
6.Mis on isotoobid , mis on neis ühesugust ja mis erinevat?
Isotoobid on sama elemendi erineva massiarvuga tuumad . Massiarvu erinevus tuleb erinevast neutronite arvust. Ühesugune on neil prootonie arv, kuid erinev võib olla neutronite arv ja seega ka massiarv
7.Millised on stabiilse tuuma tingimused?
1. Püsiva tuuma suurus peab olema piiratud.
2. Prootonite kui ka neutronite energiatasemed peavad olema täidetud alates madalamast
3. Reeglina on stabiilses tuumas neutroneid veidi rohkem kui prootoneid.
8.Mida nimetatakse tuuma seoseenergiaks?
Seoseenergia on energia, mis vabaneb, kui üksikutest prootonitest ja neutronitest panna kokku mõni elemendi tuum.
9.Mida nimetatakse tuuma eriseoseenergiaks?
Eriseoseenergia on energia, mis kulub ühe tuumaosakese eraldamiseks antud tuumast.
10.Mida nimetatakse massidefektiks ?
Massidefekt e. tuuma moodustanud osakeste ja tekkinud tuumamassi vahe. Osutub tuumamass alati väiksemaks teda moodustanud prootonite ja neutronite kogumassist. Einsteini energia ja massi seos viitab sellele, et osa massist on muutunud energiaks, st. seoseenergiaks.
11.Mis on tuumareaktsiooni energiaväljund ja kuidas seda leida?
Tuuma reaktsiooni energiaväljundiks nimetatakse reaktsioonis osalenud tuumade ja osakeste ning selle käigus tekkinud tuumade ja osakeste seoseenergia vahet . Leitakse massi muutuse kaudu.
12.Milline ebastabiilsus põhjustab γ-kiirguse ja milline muutus sellega tuumas kaasneb?
Kui neutronite või prootonite energiatasemetes on tühikud, siis püüab tuum saavutada madalaimat energiataset kiirates välja ülearuse energia gamma -kiirgusena. Selle kiirguse käigus tuuma olemus ei muutu, aga energia väheneb.
13.Milline ebastabiilsus põhjustab β-lagunemise ja milline muutus sellega tuumas kaasneb? Mida kujutab endast β osake?
On põhjustatud sellest, et neutronite energiatasemed ületavad tunduvalt prootonite energiataseme. Selle tulemusena mõni neutron muundub prootoniks, elektroniks ja antielektron neutriinoks. Beeta-lagunemisel tekib uus tuum, mille laenguarv on ühe võrra suurenenud ja massiarv on jäänud samaks.
14.Milline ebastabiilsus põhjustab α-lagunemise ja milline muutus sellega tuumas kaasneb? Mida kujutab endast α osake?
On põhjustatud tuuma liigsest suurusest . Alfa=He42. Alfa-lagunemise käigus tekib uus tuum, mis on esialgsest tuumast 2 prootoni ja 2 neutroni võrra väiksem. XAZ – YA-Z-2 + He42
15.Mida nimetatakse tuumareaktsiooniks?
Tuumareaktsiooniks nim. tuumade ja elementaarosakeste vastastikmõju tulemusel tekkivate uute tuumade ja osakeste tekkimise protsessi. Tuumareaktsioonid jagunevad: Raskete tuumade lõhustumis e. ahelreaktsioonid. Kergete tuumade ühinemis e. sünteesireaktsioonid.
16.Millal räägime ahelreaktsioonist?
Ahelreaktsioon on selline reaktsioon , mis säilib tema enda käigus vabaneva energia või osakeste abil. Parimaks ahelreaktsiooni põhjustajaks on neutronid, sest neil puudub laeng. Nad tungivad tuuma ja mõjutavad seda tugevasti. Ahelreaktsiooni isel. Neutronite paljunemisteguriga.
17.Mida iseloomustab neutronite paljunemistegur? Milline on selle väärtus tuumareaktsiooni erineva kulgemise korral? Ahelreaktsiooni.
Paljunemistegur näitab antud põlvkonna lõhustumisi põhjustanud neutronite arvu ja eelmise põlvkonna lõhustumisi põhjustanud neutronite arvu suhet. N2/N1=k
K=1-rahulik ahelreaktsioon tuumareaktoris. K1- plahvatus
18.Mis on tuumakütuse kriitiline mass?
Tuumakütuse minimaalset kogust, milles algab ahelreaktsioon nim. kütuse kriitiliseks massiks. Uraanil 235 on kütuse kriitiliseks massiks 50kg.
19.Kuidas saavutatakse tuumapommi lõhkemine?
Pommi lõhkamisel surutakse kaks poolkerakujulist ainekogust tavalise lõhkeaine plahvatuse abil kokku suuremaks kehaks, mille mass on ülekriitiline. st. Paljunemistegur on üle ühe ja areneb kiirelt laienev ahelreaktsioon.
20.Millised osad on olulised tuumareaktoris? Kirjelda nende ülesannet.
Tuumareaktori üheks osaks on aeglusti, mis suurendab ahelreaktsiooni tarbeks kasulike neutronite hulka. Juhtvarraste nihutamisega ja uraani ja aeglusti segus saab reaktorit käivitada, hoida parajal võimsusel või seisatada. Reaktoris on ka torustik, milles tsirkuleeriv vesi kannab tekkiva soojuse reaktorist välja. Reaktorit ümbritseb paksuseinaline kiirguskaitse, nt paks betoonist ümbris.
21.Milliseid reaktsioone nimetatakse sünteesireaktsioonideks? Kus need reaktsioonid esinevad? Too üks näide nende võrrandist.
Sünteesireaktsioonideks nim. Reaktsiooni kus kerged tuumad ühendatakse keskmisteks. Sünteesireaktsioonis muutub raske vesinik heeliumiks . Sünteesireaktsiooniks on vaja kõrget temp. Ning inimkond pole veel jõudnud selle rakendamiseni energeetikas.
22.Kuidas saavutatakse termotuumapommi plahvatus?
Tänaseks on termotuumareaktsioon teostatud mittejuhitavana ehk plahvatuslikuna. See toimub termotuumapommis ehk vesinikpommis. Vesinukupommi südamikus on tavaline lõhustusmis-tuumapomm. Selle lõhkemisel tekib ülikõrge temperatuur, mis käivitabki termotuumareaktsiooni.
23. Defineeri neeldumis (kiirgus-) doosi mõiste ja ühik? Neeldumisdoos on kiirgusenergia hulk, mis neeldub keskkonna massiühikus. Ühik on grei(Gy) 1Gy=1J/kg
24.Milliseid ühikuid kasutatakse kiirguste mõõtmiseks.
Kiirguste mõõtmiseks kasutatakse ühikuid: grei, siivert, vananenud ühik röntgen ja kürii.
25.Mida väljendab poolestusseadus ?
Poolestusseadus näitab, kui palju radioaktiivsest ainest on ära lagunenud mingi ajavahemiku jooksul.
26.Mida nimetatakse poolestusajaks?
Poolestusaeg on ajavahemik, mille möödumisel pooled esialgsetest radioaktiivsetest tuumadest on ära muundunud .
27.Milline võib olla kiirguse toime organismidele? Kas tead ka kiirguse suurusi? Inimesel võivad tekkida erinevad haigused, nt vähk. Kiirgus lõhub ettearvamatul viisil geneetilist koodi, mis võib hakata toimima valesti ja selle tagajärjel tekivad kasvajad, sealhulgas pahaloomulised. Esimesed kiirgusehaiguse tunnused ilmnevad doosil 0,5 – 1 Sv. Esimesed kiiritushaiguste tunnused ilmnevad doosil 0,5-1 Sv- sellistel doosidel meenutavad need päikesepõletusest tulenevaid nahakahjususi. Doosi 2 Sv juures areneb silma kae, väheneb vere puna- ja valgeliblede hulk. Doosi 4 Sv puhul esineb 50% surmajuhtumeid.
28.Kuidas kaitsta end kiirguse eest? Milliseid meetodeid rakendatakse selleks tehnikas?
*Hoitakse kiirgusallikast võimalikult kaugele * ümbritsetakse allikaid kestadega(nt metallplii; betoon) * kergemate kiirgusallkiate eest kaitstakse end vastavate riietega( heledad, läikivad, maskid jne) * Kaitstakse hingamisteid *Tööajapikkust reguleeritakse, saab varem pensionile töötades kiirgusallika lähedal, mõõdetakse aega millal ollakse kiirgusallika lähedal, vahetatakse riideid
*pestakse tihti * kaitstakse enda silmi ja nahka UV kiirguse eest
29.Milleks ja kus saab kasutada tuumafüüsika teadmisi?
29) Radioaktiivse isotoobi kasutamine : 1) sõjatehnikas- tuumapommid, allveelaevad 2) elektrienergia tootmises- tuumareaktor 3) Tehnikas seadmete uurimisel 4) Põllumajanduses-a) et suurendada mutatsioonide arvu seemnete kiiritamisel b) väetiste omaduste uurimiseks 5) meditsiinis-a) vähkkasvajate tapmiseks b)haiguste diagnoosimiseks märgistatud aatomi meetodi abil 6) arheoloogias- leidude vanuse kindlaks tegemiseks radioaktiivse süsiniku meetodiga.
30.Milles seisneb “märgistatud aatomi” meetod? Kus seda kasutada saab ja milleks? Asendatakse stabiilne isotoop väikese koguse radioaktiivse elemendiga ning jälgitakse kiirguse kaudu tema liikumist organismis. Haiguste diagnoosimisel.
31.Kirjelda uraani lõhustumisreaktsiooni.
32.Kus tavainimene puutub kokku kiirgustega? Millised neist on ohtlikumad ?
Näiteks rannas , röntgeni pilte tehes, tuumapommi lõhkemisel jne. Ohtlikum on tuumapommi lõhkemisel tekkiv kiirgus, mis kiirgab radioaktiivset kiirgust.